Karakterisasi Molekular (gen polyketide synthase dan gen non-ribosomal peptide synthetase) Aktinobakteria Simbion Sponge, Tulamben dan Aktivitas Anti Vibrio harveyi

RADEN ADITYA ARYANDI S, Prof. Endang S. Soetarto, M.Sc, Ph.D ; Noer Kasanah, Ph.D

2017 | Skripsi | S1 BIOLOGI

Salah satu sumber antibakteri adalah sponge, yang pada umumnya berasosiasi dengan aktinobakteria. Aktinobakteria penghasil antibakteri khususnya terhadap Vibrio harveyi mempunyai senyawa yang termasuk poliketida disandi oleh gen polyketide synthase (pks) dan peptida non-ribosomal disandi oleh gen non-ribosomal peptide synthetase (nrps). Penelitian bertujuan untuk menyeleksi isolat aktinobakteria dari spons penghasil antibakteri khusus yang memiliki gen pks dan nrps, serta menguji aktivitas antibakteri isolat terhadap Vibrio harveyi. Penelitian ini menggunakan 15 isolat aktinobakteria simbion sponge yang berbeda diseleksi berdasarkan keberadaan gen pks dan gen nrps. Uji kemampuan isolat terpilih menghasilkan senyawa bioaktif melalui kultivasi skala plat kecil 7ml (6-wellplate) dengan menggunakan enam media berbeda (GYMM, ISP-2, M-17, M-29, M31, M-51). Senyawa bioaktif (antibakteri) pada masing-masing kultur dideteksi secara kualitatif menggunakan kromatografi lapis tipis (klt). Ekspresi gen senyawa bioaktif diuji berdasarkan kemampuan untuk menghambat pertumbuhan bakteri Vibrio harveyi menggunakan format 96-wellplate. Isolat terseleksi diuji lebih lanjut melalui kultivasi skala 100ml pada medium cair yang sesuai, kemudian diekstrak dengan resin HP-20 menggunakan metanol. Kehadiran senyawa dalam crude ekstrak dideteksi menggunakan KLT. Analisis sekuen gen 16S rRNA serta analisis sekuen gen nrps dilakukan untuk mendapatkan prediksi potensi metabolit sekunder. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 15 isolat yang digunakan, hanya 11 (73%) dari 15 isolat yang positif amplifikasi gen 16S rRNA aktinobakteria. Sepuluh (10) dari 11 isolat (91%) memiliki gen nrps, serta tidak ada isolat yang memiliki gen pks. Empat isolat aktinobakteria memiliki aktivitas antibakteri terhadap V. harveyi. Crude ekstrak yang didapatkan dari kultivasi medium cair terpilih masih dapat memacu produksi poliketida dibuktikan warna ungu dengan nilai Rf 0.36 pada isolat CG-5-613-2. Hasil analisis sekuen gen 16S rRNA menunjukan isolat CG-5-613-2 memiliki similaritas dengan Nocardiopsis alba strain Tata-5 sebesar 99% dan isolat CG-17-613-2 memiliki similaritas dengan Brevibacterium salitolerans strain TRM 415 sebesar 96%. Analisis sekuen gen nrps diperoleh similaritas isolat CG-5-613-2 dengan Streptomyces venezuelae ATCC 15439 sebesar 87%, dan isolat CG-17-613-2 dengan Streptomyces capillispiralis sebesar 94%. Isolat dapat dijadikan kandidat untuk proses mendapatkan senyawa bioaktif metabolit sekunder lebih lanjut.

Sponge-associated actinobacteria known as a prolific source of bioactive compounds especially polyketide and non-ribosomal peptide compounds. These two compounds were synthesized using polyketide synthase and non-ribosomal peptide synthetase gene and known to produce antibacterial against Vibrio harveyi. Hence, the aim of this research was to select actinobacteria which contained pks and nrps gene and its activity against Vibrio harveyi. The research conducted through several step; actinobacteria reculture, 16S rRNA, pks and nrps gene detection, microscale cultivation 7ml using 6 different media to obtain a variant of supernatant which contains bioactive compounds. Supernatants were subjected to detection of the compound using TLC and also qualitative antibacterial bioassay in 96-wellplate format against Vibrio harveyi. Selected isolate then cultivated and extracted with HP-20 resin using methanol solvent. Crude extract then employed to compound detection using TLC. Furthermore, sequence analysis of 16S rRNA gene and nrps gene were done to obtain secondary metabolite prediction. Among 15 isolates used in the research, 11 isolates (73%) successfully amplified with actinobacteria 16S rRNA gene. However, none of the isolates were amplified for pks gene while 10 isolates (91%) were successfully amplified for nrps gene. In addition, four isolates contain antibacterial activity against V. harveyi. According to compound detection on crude extract, selected cultivation condition still carried out the production of polyketide compound. Showed through violet spot with Rf 0.36 on isolate CG-5-613-2. 16S rRNA gene sequence analysis showed isolate CG-5-613-2 similar with Nocardiopsis alba strain Tata-5 (99%) while isolate CG-17-613-2 similar with Brevibacterium salitolerans strain TRM 415 (96%). Furthermore, nrps gene sequence analysis showed isolate CG-5-613-2 similar with nrps sequence of Streptomyces venezuelae ATCC 15439 (87%) while isolate CG-17-613-2 similar with Streptomyces capillispiralis (94%). Those isolates were found to be a potential candidate for further isolation of bioactive compounds.

Kata Kunci : anti bakteri, gen pks, gen nrps, aktinobakteria, sponge ; antibacterial, pks gene, nrps gene, actinobacteria, sponge